高精度工具鋼加工
炭素鋼は鉄と炭素を主成分とする合金で、炭素含有量は通常0.04%から2.5%です。この組成により、炭素鋼を低炭素鋼（通常炭素量0.3%未満）、中炭素鋼（炭素量約0.3%～0.6%）、高炭素鋼（炭素量0.6%～2.5%）の3種類に分類することができる。
工具鋼の加工特性
この表は標準的な合金の割合を示しているが、実際の含有量はメーカーや特定の用途によって異なる場合がある。
| 工具鋼グレード | カーボン（C） | タングステン（W） | モリブデン (Mo) | バナジウム (V) | クロム（Cr） | コバルト | マンガン (Mn) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 0.85% | 6.35% | 5.00% | 1.85% | 4.15% | – | 0.30% |
| M42 | 1.10% | 1.50% | 9.50% | 1.15% | 3.75% | 8.00% | 0.30% |
| D2 | 1.50% | – | 0.60% | 0.90% | 11.50% | – | 0.60% |
| A2 | 1.00% | – | 1.00% | 0.25% | 5.25% | – | 1.00% |
| H13 | 0.40% | – | 1.25% | 1.00% | 5.25% | – | 0.40% |
| H11 | 0.36% | – | 1.50% | 0.60% | 5.00% | – | 0.40% |
CNC加工用工具鋼の物理的性質
このバージョンの表は、特に高速加工や高温加工などの加工条件下で、工具鋼の性能と寿命に直接影響する特性に焦点を当てています。
| 工具鋼グレード | 硬度（HRC） | タフネス（ジュール） | 耐摩耗性 | 熱安定性 | 熱伝導率 (W/m-K) |
|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 60-65 | ミディアム | 高い | グッド | 25-30 |
| M42 | 65-70 | 高い | 非常に高い | 素晴らしい | 20-25 |
| D2 | 55-62 | 低い | 非常に高い | フェア | 15-20 |
| A2 | 57-62 | 高い | 高い | グッド | 18-22 |
| H13 | 50-55 | 非常に高い | 高い | 素晴らしい | 24-28 |
| H11 | 50-54 | 非常に高い | 高い | 素晴らしい | 23-27 |
CNC加工用工具鋼の種類と用途
CNC加工では、さまざまな部品を作るために、さまざまな種類の工具鋼がその特性に基づいて選択されます。ここでは、代表的な工具鋼の種類と、それらが使用される具体的な部品を紹介します：
高速度鋼（HSS）
ドリルビットとエンドミル高速度鋼は、CNC加工で使用されるドリルビットやエンドミルの製造に広く使用されている。これらの工具は高温に耐え、摩耗に耐える必要がありますが、ハイス鋼の特性により、精密で効率的な切削加工が可能になります。
タップとダイスハイスは、ねじ切り加工用のタップやダイスの製造にも使用されます。その靭性と硬度は、切れ味がすぐに落ちることなく、金属のねじ切り加工に最適です。
金型鋼
射出成形金型ダイス鋼は、射出成形用の高精度金型を製造するために一般的に使用されます。耐摩耗性に優れ、高い圧力と温度条件下でも寸法安定性を維持できるため、複雑で詳細なプラスチック部品の製造に適しています。
スタンピング金型ダイスチール製のプレス金型は、シートメタルを特定の形状に切断および成形するために使用されます。ダイス鋼の耐久性と強度により、これらの金型は高ストレス条件下で動作し、高い再現性を持つ部品を製造することができます。
工具鋼（一般）
ギヤ・カッター工具鋼は、真鍮や鋼のような素材の歯車の歯を正確に切削するために、硬くて耐摩耗性が必要なギヤカッターの製造に使用される。
パンチとダイシートメタル産業でパンチング作業に使用されるこれらの部品は、工具鋼の高い硬度と靭性の恩恵を受け、大量生産環境での長寿命と精度を保証します。
CNC加工炭素鋼の表面処理
表面処理は、表面硬度を高め、摩擦を減らし、耐食性を高めるために施される。一般的な処理には次のようなものがある：
窒化
このプロセスは、鋼の表面に窒素を導入し、硬く耐摩耗性のある層を形成します。ギアやスピンドルのような摩耗の激しい部品に特に有効です。
浸炭
表面にカーボンを添加することで、表面硬度と全体的な耐摩耗性を大幅に向上させます。カムシャフトやクランクシャフトなどの高負荷部品に最適です。
コーティング（TiN、TiCN、AlTiNなど）
これらのコーティングは、摩擦を大幅に低減し、硬度を高めるため、切削速度の高速化と工具寿命の延長を可能にします。ドリルビットやフライスカッターに最適です。
熱処理
焼き入れや焼き戻しなどの熱処理工程は、工具鋼の組織を調整し、靭性、硬度、耐摩耗性を向上させるために用いられる。
焼き入れと焼き戻し
この工程では、鋼を高温に加熱した後、急冷（焼き入れ）、再加熱（焼き戻し）を行う。その結果、切削や成形の用途に適した、硬くて丈夫な工具ができる。
アニーリング
この工程は鋼を軟化させ、機械加工や成形を容易にする。CNC加工後、再アニールすることで、内部応力を緩和し、加工性を高めることができる。